КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по предмету «Электроснабжениепромышленных предприятий и гражданских зданий»
учащегося гр.МиЭЭ-17/з.06/5
А.Г.Куликова
2009
Министерство образованияРеспублики Беларусь
Технологическийколледж
Учреждениеобразования
«Гродненскийгосударственный
университетимени Янки Купалы»
Специальность360331 монтаж и эксплуатация
электрооборудования
ГруппаМиЭЭ-17/з.06/5
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
К КУРСОВОМУПРОЕКТУ
Электроснабжениемеханосборочного участка №1 тракторного завода
Разработал А.Г.Куликов
Руководительпроекта Е.Б.Казукевич
Содержание
Введение
1. Выбор рода тока и напряжения
2. Выбор схемы электроснабжения
3. Расчет электрических нагрузок
4. Компенсация реактивной мощности
5. Выбор пусковой защитной аппаратуры
6. Расчет силовой сети
7. Выбор комплектной трансформаторнойподстанции
8. Выбор электрооборудования РУ 6-10кВ
9. Спецификация
Литература
Введение
Электроэнергетика- сфера экономики Республики Беларусь, включающая в себя совокупностьпроизводственных и иных имущественных объектов, непосредственно используемых впроцессе производства, передачи и сбыта электрической энергии, а также комплексэкономических и иных взаимоотношений, возникающих в процессе их осуществления.Электроэнергетика является базовой отраслью экономики Республики Беларусь, таккак производит и поставляет электрическую и тепловую энергию для всех другихотраслей и населения страны. Надежное и эффективное функционированиеэлектроэнергетики, бесперебойное снабжение потребителей — основапоступательного развития экономики страны и неотъемлемый фактор обеспеченияцивилизованных условий жизни ее граждан. В настоящее время электроэнергетикаявляется наиболее стабильно работающим комплексом белорусской экономики.Предприятиями отрасли обеспечено эффективное, надежное и устойчивоеэнергоснабжение потребителей республики без аварий и значительногоэкологического ущерба. Само существование и состояние энергетики затрагиваетбез исключения интересы всех граждан, поскольку потребление энергии являетсядля всех давно привычным, незаметным, само собой разумеющимся процессом.Однако, энергия, наряду с потребительской стоимостью. обладает одновременно ииндивидуальной стоимостью, которая отражает затраты энергосистемы напроизводство, передачу и распределение энергии. В эти затраты входит какстоимость приобретаемых энергосистемой первичных и вторичных энергоресурсов,так и стоимость эксплуатации и совершенствования энергетической инфраструктуры,которую образуют электростанции, подстанции, электрические сети и другиеэнергетические объекты. Энергия не является бесплатным продуктом, а имеетвысокую реальную стоимость, которая в силу общемировых тенденций, связанных впервую очередь с истощением запасов ископаемого органического топлива,возрастает из года в год. Это вынуждает переходить к более экономичномуиспользованию различных энергоресурсов, тем более в случае Беларуси, котораяпрактически их не имеет, а свои нужды обеспечивает закупками у соседних стран.Высшим приоритетом энергетической политики нашего государства являетсяповышение эффективности использования энергии как средства для снижения затратобщества на энергоснабжение, обеспечения устойчивого развития страны, повышенияконкурентоспособности производительных сил и охраны окружающей среды. В 2003году разработан топливно-энергетический баланс страны на период до 2020 года, вкотором так же немаловажное место отведено вопросам дальнейшего развитияэлектроэнергетики.
Прогнозируемаяпотребность в электрической и тепловой энергии определена на основании прогнозавалового внутреннего продукта с учетом реализации энергосберегающей политики.Потребление электроэнергии в республике в 2020 году вырастет до 41 млрд. кВт ч.
Импортэлектроэнергии не превысит 4 млрд. кВт ч., и зависимости от конъюнктуры рынка,может быть прекращен, поскольку установленная мощность собственных генерирующихисточников позволит обеспечить необходимый объем производства электроэнергии.
Наоснове параметров перспективного топливно-энергетического баланса республикиопределены основные направления дальнейшего развития Белорусской энергетическойсистемы. При этом должно быть обеспечено достижение следующих основных целей икомплексное решение экономических, организационных и технических задач:
устойчивоеи надежное энергообеспечение;
способностьобеспечить потребности республики в электрической энергии за счет собственныхгенерирующих источников;
оптимизацияинвестиций в капитальное строительство и затрат на функционированиеэнергетической системы;
повышениетехнического уровня в электроэнергетике за счет нового строительства,техперевооружения и реконструкции вырабатывающих ресурс действующих объектов энергетикина базе новых технологий;
эффективноерасходование энергетических ресурсов на производство, транспорт и распределениетепловой и электрической энергии. Реализация энергосберегающего пути развитияэлектроэнергетики;
компенсациядополнительного воздействия на окружающую среду из-за уменьшения доли природногогаза в топливном балансе.
Электрическаясеть Белорусской энергосистемы включает ЛЭП напряжением от 0.38 до 750 кВ общейпротяженностью более 260 тыс. км и трансформаторные подстанции общейустановленной мощностью 31.4 тыс. МВА. Радиально-кольцевая структура основнойсети в целом обеспечивает надежное энергоснабжение потребителей. Среднийкоэффициент износа ВЛ 35-750 кВ составляет 52%. Большинство ПС 35 кВ и вышенаходятся в эксплуатации 15-20 лет и более, при нормативном сроке службыоборудования около 25 лет. Физический износ оборудования подстанций превышает60%. Основные проблемы связаны с техническим состоянием сети 220кВ в западныхобластях республики.
Внастоящее время реализуется Концепция развития электрических сетей Белорусскойэнергосистемы на 2001-2010 годы. Государство продолжает политику реконструкциии дальнейшего развития как внутренних, так и межгосударственных линийэлектропередачи, с использованием новейших цифровых систем управления, новыхконструкции опор и проводов.
1.Выбор рода тока и напряжения
Припроектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный илипостоянный) и напряжение сети.
Длясиловых электрических сетей промышленных предприятий в основном применяетсятрехфазный переменный ток. Постоянный ток рекомендуется использовать в техслучаях, когда он необходим по условиям технологического процесса (зарядкааккумуляторных батарей, питание гальванических ванн и магнитных столов), атакже для плавного регулирования частоты вращения электродвигателей. Если необходимостьприменения постоянного тока не вызвана технико-экономическими расчетами, то дляпитания силового электрооборудования используется трехфазный переменный ток.
Привыборе напряжения следует учитывать мощность, количество и расположение электроприемников,возможность их совместного питания, а также технологические особенностипроизводства.
Навыбор напряжения (от центрального распределительного пункта (ЦРП) дотрансформаторных подстанций (ТП)) существенное влияние оказывает предполагаемоеналичие на объекте электродвигателей напряжением выше 1 кВ (6, 10 кВ),электрических печей и других электроприемников.
Дляпитания цеховых ТП чаще применяется напряжение 10кВ.
Привыборе напряжения для питания непосредственно электроприемников необходимообратить внимание на следующие положения.
1.Номинальными напряжениями, применяемыми на промышленных предприятиях дляраспределения электроэнергии (по ГОСТ 721—771), являются 10; 6; 0,66; 0,38;0,22 кВ.
2.Применять на низшей ступени распределения электроэнергии напряжение выше 1кВрекомендуется только в случае, если установлено специальноеэлектрооборудование, работающее при напряжении выше 1 кв.
3.Если двигатели необходимой мощности изготавливаются на несколько напряжений, товопрос выбора напряжения должен быть решен путем технико-экономическогосравнения вариантов.
4. Вслучае, если применение напряжения выше 1 кВ не вызвано техническойнеобходимостью, следует рассмотреть варианты использования напряжения 380 и 660В. Применение более низких напряжений для питания силовых потребителейэкономически не оправдано.
5.При выборе одного из двух рекомендуемых напряжений необходимо исходить изусловия возможности совместного питания силовых и осветительныхэлектроприемников от общих трансформаторов.
6. Сприменением напряжения 660 В снижаются потери электроэнергии и расход цветныхметаллов, увеличивается радиус действия цеховых подстанций, повышаетсяединичная мощность применяемых трансформаторов и в результате сокращаетсяколичество подстанций, упрощается схема электроснабжения на высшей ступенираспределения энергии. Недостатками напряжения 660 В являются невозможностьсовместного питания сети освещения и силовых электроприемников от общихтрансформаторов, а также отсутствие электродвигателей небольшой мощности нанапряжение 660 В, так как в настоящее время такие электродвигатели нашейпромышленностью не выпускаются.
7. Напредприятиях с преобладанием электроприемников малой мощности более выгодноиспользовать напряжение 380/220 В (если не доказана целесообразность примененияиного напряжения).
8.Напряжение сетей постоянного тока определяется напряжением питаемыхэлектроприемников, мощностью преобразовательных установок, удаленностью их отцентра электрических нагрузок, а также условиями окружающей среды.
2.Выбор схемы электроснабжения
Распределениеэлектроэнергии на низшей ступени во многом зависит от схемы питанияэлектроприемников. При выборе схемы электрической сети для питанияэлектрооборудования цеха рассматривают ее коммутационную гибкость, надежностьпитания, экономичность, а также возможность применения индустриальных методовмонтажа электрической сети.
Электрическаясеть может выполняться по радиальной, магистральной и смешанной схемам.
Прирадиальной схеме достаточно мощные электроприемники, как правило, получаютпитание непосредственно от подстанции, а группа менее мощных и близко друг кдругу расположенных электроприемников — посредством распределительных пунктов,устанавливаемых как можно ближе к геометрическому центру нагрузки. Распределительныепункты линии присоединяются к главным распределительным щитам через рубильникии предохранители или автоматы. При использовании радиальной схемы увеличиваетсяколичество аппаратов управления и защиты, а также протяженность сети, чтотребует больших капитальных затрат, однако данная схема надежна и проста вэксплуатации.
Магистральныесхемы рекомендуется применять в следующих случаях:
а)когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы нагрузкирасположены в одном направлении по отношению к подстанции и на сравнительнонебольшом расстоянии друг от друга;
б)когда нагрузка сравнительно равномерно распределена. В практике проектированиячисто радиальные и магистральные схемы
применяютсяредко. Чаще пользуются смешанными схемами, включающими элементы первых двух.
Дляцехов, имеющих правильную планировку оборудования (механические,механосборочные) и распределенную нагрузку, рекомендуется применятьнепосредственное подключение электроприемников к распределительнымшинопроводам, которые питаются от распределительного пункта подстанции.Распределительные шинопроводы выполняются в закрытых коробках и подключаются кмагистральным через рубильники и предохранители. Все ответвления отмагистральных и распределительных шинопроводов должны иметь защиту плавкимипредохранителями или автоматами.
Категорияпотребителей существенно влияет на выбор схемы питания. Для электроприемниковпервой категории обязательно нужно предусматривать питание от двух независимыхисточников, к числу которых могут быть отнесены силовые трансформаторы, еслиони подключены к различным, не связанным между собой секциям распределительногоустройства высшего напряжения. При этом резервное питание должно иметьавтоматическое включение (АВР). Резервное питание электроприемников второйкатегории может не иметь АВР, а включаться дежурным персоналом. Принципыпостроения схем электроприемников второй категории такие же, как и дляэлектроприемников первой категории. Отличие состоит лишь в том, что у нихвторого источника питания может и не быть.
Навыбор схемы распределения электроэнергии оказывает также влияние характерпроизводства, Электроприемники механизмов, связанных между собой определеннойтехнологической зависимостью, должны быть объединены рабочим и резервнымпитанием.
Вцеху было намечено две группы электроприемников. Одну группу предполагаетсязапитать от распределительного шинопровода ШРА1, а вторую от распределительногопункта ПР1 отдельными кабелями.
Питающаясеть должна выполнятся таким образом, чтобы длина трассы была как можно меньше,чтобы исключить перетоки мощности и обеспечить необходимую надежностьэлектроснабжения.
Наосновании вышесказанного питающую сеть выполняем смешанного типа:распределительный шинопровод ШРА1 и кабель питающий распределительный пункт ПР1запитывается от источника питания, электроприемники 1-16 от шинопровода ШРА1проводами марки АПВ соответствующего сечения, электроприемники 17-25 отдельнымикабелями от ПР1.
3.Расчет электрических нагрузок
Расчетэлектрических нагрузок производим методом упорядоченных диаграмм (коэффициентамаксимума)
Всоответствии с РТМ 36.18.32.4-92 расчетная активная мощность электроприемников(количество электроприемников в группе более одного) на напряжение до 1 кВопределяется по выражению
/>,
где Кр– коэффициент расчетной мощности;
kИi – коэффициент использования i-гоэлектроприемника;
рНi– номинальная мощность i-го электроприемника;
n – количествоэлектроприемников в группе.
Групповойкоэффициент использования
/>
ЗначениеКр зависит от эффективного числа электроприемников (nЭ), группового коэффициента использования (Ки),а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрическиенагрузки. Для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительныешинопроводы, пункты, сборки, щиты, постоянная времени нагрева сети Т0= 10 мин. Значение Кр принимаем по таблице 1.7 [литература 1.].
ЗначениеnЭ, определяем по выражению
/>.
Рассмотримпример расчёта электрических нагрузок.
Определимноминальную мощность группы электроприемников:
ΣPн =(20+7+1,5)×5+17×4+12×4+(14+3,5+6,8)×3=331,4 кВт.
Определимгрупповой коэффициент использования:
/>
Определимзначение nЭ
/> ≈ 15
Определяемпо таблице 1.7 [литература 1.] значение Кр для питающих сетейнапряжением до 1 кВ для постоянной времени нагрева Т0 = 10мин
Кр= 1,25
Определимрасчетную активную мощность />
/>кВт
Определим расчетнуюреактивную мощность, для питающих сетей (питающих распределительныешинопроводы, пункты, сборки, щиты) при nЭ>10
/>
/> квар
Определим полнуюрасчетную мощность для группы электроприемников
/> кВ·А
Аналогично определяем полнуюрасчетную мощность для второй группы электроприемников.
Рр= 55 кВт; Qp= 58,9 квар; Sp= 80,6 кВ·А
Определим токовыенагрузки для дальнейшего выбора сечения линии по допустимому нагреву
/>
Для 1-ой линии Ip = 113,98×103/658,2= 173 А
Для 2-ой линии Ip = 80,6×103/658,2 =122,5 А
Данные расчетовэлектрических нагрузок занесем в таблицу1.2